Data wykonania ćwiczenia: 27.03.14

Data oddania sprawozdania: 10.04.14

Budownictwo sem. IV gr. 9

Patrycja Piętka

Agnieszka Rapczyńska

Przemysław Łagód

Sprawozdanie z laboratorium z Technologii Betonów

Ćwiczenie 2

Kruszywa do betonu

1. Część teoretyczna.

Celem ćwiczenia było zbadanie właściwości kruszywa, pod względem użycia go do produkcji mieszanki betonowej, a w konsekwencji właściwości powstałego z niej betonu.

Kruszywo do betonu to rozdrobniony materiał pochodzenia mineralnego o różnej wielkości ziarnach otoczkowych lub łamanych. Stanowi on ~ ¾ objętości betonu. Jest składnikiem tańszym od cementu, dlatego pod względem ekonomicznym korzystniejsze jest dodawanie go do mieszanki w ilości jak największej, a pomimo, że jest określony mianem wypełniacza- jakość kruszywa ma duże znaczenie na własności betonu.

Właściwości kruszyw określamy wg. normy PN-EN 12620

Gęstość nasypowa to stosunek masy próbki do jej objętości wraz z porami w ziarnach oraz przestrzeniami międzyziarnowymi. Określa się ją w stanie luźnym i zagęszczonym.

Gęstość nasypową w stanie luźnym ρ_b oblicza się ze wzoru :

ρ_b= [Mg/m³]

Gęstość nasypową w stanie zagęszczonym ρ_bz oblicza się ze wzoru :

ρ_bz= [Mg/m³]

ρ_b – gęstość nasypowa w stanie luźnym

ρ_bz – gęstość nasypowa w stanie zagęszczony

m₁ – masa pustego pojemnika

m₂ – masa pojemnika z próbką do badania

m₃ – masa pojemnika z próbką po zagęszczaniu

V – pojemność pojemnika

Jamistość –objętość wolnych przestrzeni między ziarnami kruszywa znajdującego się w pojemniku.

v=

v – jamistość

ρ_b – gęstość nasypowa w stanie luźnym

ρ_p – gęstość cząstek wysuszonych w suszarce lub wstępnie suszonych

Ziarno nieforemne charakteryzuje się wskaźnikiem kształtu (stosunek długości dwóch boków o skrajnych wymiarach) większym niż 3.

M₁ – masa próbki analitycznej

M₂ – masa ziaren nieforemnych

Wilgotność jest to zawartość wody w masie kruszywa, możliwa do usunięcia w procesie suszenia.

1. Część doświadczalna i wyniki doświadczeń

Doświadczenie składało się z 4 badań.

1. OZNACZENIE SKŁADU ZIARNOWEGO

Masę 1 kg przygotowanego żwiru rozdzielono za pomocą zestawu 8 sit normowych, z kwadratowymi otworami o wymiarach: 0,125 mm, 0,250 mm, 0,500 mm, 1 mm, 2 mm, 4 mm, 8 mm, 16 mm i 31,5 mm ułożonych od góry do dołu wg. malejących wymiarów oraz denka i pokrywy. Badanie zrealizowano przy pomocy mechanicznej wstrząsarki. Po określonym czasie przesiewu, zważono pozostałość żwiru na każdym sicie. Określono procentową zawartość masy żwiru, w stosunku do jego masy początkowej. Masa końcowa nieznacznie różniła się od początkowej (3g.). Brakującą część rozrzucono proporcjonalnie do największych mas poszczególnych frakcji. Badanie powtórzono dla piasku. Na tej podstawie można było sporządzić krzywe przesiewu dla obu kruszyw.

Wyniki: zał. nr. 1

1. OZNACZENIE GĘSTOŚCI NASYPOWEJ I JAMISTOŚCI

Badanie wykonano dla piasku i żwiru w stanie luźnym i zagęszczonym. By obliczyć gęstość w stanie luźnym zważono cylinder o objętości V= 2 dm³, wsypano do niego piasek, aż do momentu przesypania, po czym nadmiar kruszywa usunięto. Zważono pojemnik z kruszywem i obliczono wartość ze wzoru (str. 1). By wyznaczyć gęstość piasku w stanie zagęszczonym również zważono pusty pojemnik, po czym wsypano do niego piasek. To wszystko postawiono na stoliku wibracyjnym i zagęszczano przez okres 3 minut. Po wyznaczonym czasie, uzupełniliśmy ilość ubytku piasku i poddaliśmy ponownie zagęszczeniu przez okres 1 minuty. Uzyskane wyniki badań umożliwiły obliczenie gęstości nasypowej piasku w stanie suchym. Analogicznie doświadczenie przeprowadzono dla żwiru. Uzyskane wyniki gęstości nasypowej, w stanie luźnym i zagęszczonym umożliwiły oznaczenie wyników jamistości (w stanie luźnym i zagęszczonym) dla obu badanych kruszyw.

Wyniki:

Piasek

Jamistość w stanie luźnym v= 38,89 %

Jamistość w stanie zagęszczonym v= 30,66%

Procentowy przyrost jamistości (w stanie luźnym do zagęszczonego) Δv=11,96%

Żwir

Jamistość w stanie luźnym v= 35,32%

Jamistość w stanie zagęszczonym v= 25,34%

Przyrost jamistości Δv= 13,63%

1. OZNACZENIE KSZTAŁTU ZIAREN DLA ŻWIRU

Pomiar wykonano za pomocą suwmiarki Schultza. Mierząc nią stosunek długości boków o dwóch skrajnych wymiarach- wymiar większy mierząc dużymi ramionami i następnie próbując przecisnąć próbkę, przez proporcjonalnie rozchylone mniejsze szczypce. Wynikiem badania był procentowy wskaźnik kształtu.

Wyniki:

SI= 40,80%

1. OZNACZENIE WILGOTNOŚCI KRUSZYWA

Zważono 4 płytki Petriego z piaskiem oraz żwirem- w stanie naturalnym i w stanie wysuszonym. Masy płytek podano. Korzystając z wyników obliczono wilgotność żwiru i piasku w %.

Wyniki:

Wilgotność piasku:

w= 10,78%

Wilgotność żwiru:

w= 6,03%

1. Wnioski końcowe

Kruszywo zajmuje ~ ¾ objętości betonu, więc jego jakość niewątpliwie ma duże znaczenie.

Wynik analizy sitowej nie jest zadowalający. Zarówno badany piasek, jak i żwir pokrywają się z obszarem dobrego uziarnienia w niewielkich obszarach, oznacza to, że nie moglibyśmy użyć ich samodzielnie do mieszanki betonowej. Biorąc pod uwagę piasek, ewidentnie brakuje tam frakcji grubszych- większość ziaren przeszła przez sita o dużych oczkach i zatrzymała się dopiero na sicie o wymiarach oczek 0,25. W przypadku żwiru natomiast, za mało jest frakcji mniejszych niż 2 mm. Gdybyśmy użyli do produkcji mieszanki sam żwir, zmniejszylibyśmy wytrzymałość betonu, bowiem duże wolne przestrzenie zajmowałby słabszy niż kruszywo cement. Ponadto wzrósłby koszt produkcji betonu, gdyż cement jest materiałem droższym. Natomiast gdybyśmy użyli samego pisaku również wpłynęłoby to na pogorszenie właściwości betonu. Zwiększyłaby się jego wodożądność. Dobrym rozwiązaniem byłoby zmieszanie odpowiednich proporcji pisku i żwiru, które umożliwiłyby uzyskanie wartości mieszczących się w obszarze prawidłowego uziarnienia.

Wyniki jamistości piasku i żwiru w stanie luźnym wyszły bardzo podobne. Nie jest to nic dziwnego, bowiem jamistość stosu kul o tej samej średnicy wynosi ~33%. Im większe zróżnicowanie kruszywa tym jamistość maleje. Z doświadczenia można także wywnioskować, że maleje ona gdy zagęścimy kruszywo. Zagęszczanie więc może pozytywnie wpływać na właściwości mieszanki.

Jamistość kruszywa w stanie zagęszczonym nie powinna być większa od 28%. Badane kruszywa spełniają ten warunek (żwir nieznacznie przekracza tę wartość o 2,66%), więc pod tym względem nadawały by się do użycia ich w mieszance betonowej.

Wskaźnik ziaren płaskich nieforemnych wyniósł 40,80%. Badane kruszywo należy do kategorii SI₅₀. Prawie połowa ziaren wpływa negatywnie na właściwości kruszywa jako składnika betonu, ponieważ układają się mniej ściśle od ziaren krępych, przez co większa jest ilość pustych miejsc między ziarnami. Powodują także zmniejszenie wytrzymałości na zgniecenie oraz mają tendencję do poziomego układania się w mieszance betonowej, sprawiając, że gromadzą się pod nimi cząsteczki wody i powietrza, co powoduje pogorszenie wodoszczelności i mrozoodporności betonu.

W przypadku określenia wilgotności obu kruszyw można stwierdzić, że im drobniejsze kruszywo, tym więcej wody może zatrzymać w przestrzeni międzyziarnowej siłami napięcia powierzchniowego wody (i tym wyższą może mieć wilgotność). Piaski nawilżone pęcznieją nawet do 30% (przy wilgotności około 8%), co należy uwzględniać przy objętościowym dozowaniu kruszyw drobnych do betoniarki.

Bibliografia:

Notatki własne z laboratorium i wykładu

Jamroży Z. Beton i jego technologie, PWN 2005

Neville A. M. Właściwości betonu, Arkady 1977

Popek M. Podstawy budownictwa, WSiP 2009

http://okno.pg.gda.pl/